Catastrophe theory to assess water security and adaptation strategy in the context of environmental change

Economic development, population growth, urbanization and climate change have led to an increasing water shortage across the globe. Ensuring water security under changing environment will be the greatest challenge for water resources managers in near future. In this paper, catastrophe theory based multi-criteria evaluation model has been proposed to assess water security under different management strategies to recommend the best water management strategy to achieve water security in the context of global environmental change. The assessment model involves future scenarios of climate change, population growth and economic development. Total 16 indicators related to climate, socio-economy and water availability and consumption have been proposed to measure water security under three management strategies viz. business-as-usual, water demand management and water supply management. The model has been applied to Yulin city of North West China to assess water security as well as to identify the water management strategy under changing environment. The results show that under business-as-usual situation the water shortage rate will reach up to 44 % by the year 2020 and up to 70 % by the year 2030 in Yulin. Water supply is required to increase by 41 % to meet the water demand under supply management strategy which is beyond the safe baseline rate. The study reveals that water demand management can reduce the gap between water supply and demand to a reasonable amount and therefore, can be considered as the most effective approach for adapting with environment change.     

城市生态系统承载能力初步研究——以江苏省吴江市为例

城市作为一个复合生态系统,其承载能力的涵义与资源、环境承载力相比有很大差别。论文在探讨城市生态系统承载力内涵及各子系统相互关系的基础上,从承载力与压力指数的角度构建城市生态系统承载能力评价模型。以江苏省吴江市为例,建立承载力与压力指数评价的层次结构指标体系,应用评价模型对吴江市1990-2004年的城市生态系统承载水平进行评价。结果表明:吴江市在研究时段内生态系统承载能力与社会经济发展经历了由不协调到相对协调的过程。在选取的各分量指标中,环境容纳指数的平均贡献率高达38.68%,是提高城市生态系统承载力及抑制生态系统压力增长的重要因素;资源消耗的平均贡献率为54.45%,说明社会经济发展导致的资源消耗仍然是生态系统压力的主要来源。     

废旧塑料浮选分离中气泡黏附行为的影响

塑料浮选作为一种基于表面活性剂的废旧塑料分选技术,是解决废旧塑料环境污染的有效方法. 为深入考察塑料浮选过程中气泡的黏附行为及影响因素,运用高速摄影技术结合气泡黏附时间模型,对比分析纯水中气泡与亲/疏水材料的黏附效果,重点比较不同溶液〔纯水、鼠李糖脂和SDS(十二烷基硫酸钠)溶液〕中气泡与疏水材料的黏附时间变化,并探讨其影响机制. 结果表明:气泡在纯水中只与疏水材料发生黏附,表面活性剂及其浓度对气泡与疏水材料的黏附时间影响显著. 在c(鼠李糖脂)和c(SDS)(二者均为0.03 mmol/L)均较低的溶液中,气泡与疏水材料的黏附时间由纯水中的158 ms分别降至120和140 ms,而二者较高(10.00 mmol/L)时黏附时间分别增至1 134和338 ms. 基于黏附时间模型分析表明,黏附时间是气泡尺寸、接触角、溶液黏度及表面张力等参数的函数,通过控制这些参数可以调控气泡在目标塑料表面的黏附时间,实现浮选效率的优化.      

道路建设生态影响评价的方法

分析了中国目前道路建设的生态影响评价的现状及存在的主要问题，结合日本道路建设的生态影响评价程序与方法，提出了未来中国道路建设生态影响评价方法研究重点。     

MnO2/Al2O3催化剂-微气泡臭氧体系催化降解喹啉及其机理

制备了纳米MnO₂,并以Al₂O₃为载体制备了掺杂型MnO₂/Al₂O₃颗粒催化剂.催化剂焙烧温度和时间分别为500℃和4 h、MnO₂质量分数为8%时,催化剂具有最高的臭氧催化氧化活性.SEM分析表明,纳米MnO₂均匀分布于Al₂O₃载体表面.MnO₂/Al₂O₃催化剂的比表面积（BET）为183.22 m²·g^-1,平均孔容为0.27 cm³·g^-1,平均孔径为4.87 nm.建立了MnO₂/Al₂O₃催化剂-微气泡臭氧催化反应体系,研究了该体系对喹啉的降解去除效果及其机理.臭氧微气泡的平均粒径为61.7 μm.微气泡臭氧投量为30 mg·L^-1时,反应60 min后喹啉去除率能达到95%以上;反应20 min后,MnO₂/Al₂O₃催化剂-微气泡臭氧体系对实际煤化工废水二级出水的TOC去除率可达到55%以上.以叔丁醇作为分子探针,证明了羟基自由基（·OH）氧化作用在臭氧微气泡催化氧化体系中对喹啉的降解起到主导作用.     

纳污湿地上覆水中重金属的监测及评价

以武河湿地为研究区域采集上覆水水样,采用ICP-AES法测定湿地水体中重金属的含量,参照有关标准用水质标准级别法对水中重金属污染情况进行了评价。结果表明:武河湿地中重金属Hg污染十分严重,各采样点均有分布且水质属劣Ⅴ类。重金属元素Cd污染并不严重,总体水质较好。重金属元素As、Cr、Cu、Pb在武河湿地中污染较轻近乎无污染,水质为Ⅰ类。由于重金属Hg的污染十分严重所以研究区内综合质量等级在4以上,水质为Ⅴ类和劣Ⅴ类,污染严重。     

改良型DAT-IAT工艺脱氮除磷运行工艺研究

对DAT-IAT工艺加以改良,在DAT池前端分隔出缺氧区和厌氧区,强化了系统脱氮除磷能力。并在不同运行条件下,对改良型DAT-IAT工艺的脱氮除磷效果进行研究,得出优化条件。结果表明:DAT池溶解氧浓度在1.8².2 mg/L之间;IAT池至DAT池的污泥回流比为300%;DAT池至缺氧区的混合液回流比为40%2.2 mg/L之间;IAT池至DAT池的污泥回流比为300%;DAT池至缺氧区的混合液回流比为40%⁵0%;IAT池采用曝气1 h、沉淀1 h、排水1 h的运行工况;系统泥龄在1350%;IAT池采用曝气1 h、沉淀1 h、排水1 h的运行工况;系统泥龄在13¹6 d时,改良型工艺可以同时取得较好的脱氮和除磷效果,并且改良型工艺的脱氮除磷能力明显优于常规DAT-IAT工艺。     

济南市夏、冬季PM2.5中化学组分的季节变化特征及来源解析

为探究济南市大气气溶胶中化学组分的季节变化特征,于2015年夏季、冬季分别连续进行1个月的PM_(2.5)样品采集,并分析无机离子、碳质组分与水溶性二次有机碳(WSOC)的组成、浓度水平及来源.结果表明,济南市冬季PM_(2.5)的质量浓度[(158.3±95.3)μg·m~(-3)]约为夏季[(75.3±25.9)μg·m~(-3)]的2倍,在我国其浓度处于中上等水平.无机离子的总浓度呈夏低冬高的季节变化特征,其中SO_4~(2-)、NO_3~-、NH_4~+是浓度最高的3种离子,且这3种离子的相关性均较好,NH_4~+在夏季和冬季均以(NH_4)_2SO_4和NH_4NO_3的形式存在.大气中存在较高程度的SO_2和NO_2的二次氧化,其中硫氧化率(SOR)呈夏高冬低的变化特征,而氮氧化率(NOR)呈相反的季节变化特征.通过分析PM_(2.5)中阴、阳离子电荷平衡可知,PM_(2.5)呈弱碱性.基于热力学模型ISORROPIA-Ⅱ,结果表明冬季PM_(2.5)的酸性比夏季强.OC与EC浓度均呈夏低冬高的变化特征,由OC/EC的比值、WSOC/OC的比值和估算的二次有机碳(SOC)的浓度可知,夏季二次污染的程度比冬季更为严重.主成分分析(PCA)结果表明,济南市夏季无机离子主要来自二次氧化及生物质燃烧,而冬季无机离子主要来自煤炭燃烧及其产生的前体物经光化学氧化形成的二次污染物.     

电动修复铬污染土壤的实验研究

对电动修复铬污染土壤进行了实验室研究。选用重铬酸钾作为污染物,其最初浓度为100mg/kg,实验过程中施加1DCV/cm的恒定电压,运行48h。结果表明电动修复可以去除土壤中存在的铬,去除效率可达81%。